论文部分内容阅读
摘要:本文通过对土力学实验特点、教学现状的分析研究,从实验内容设置、实验教学模式等方面进行探讨,对土力学实验教学进行改革,使学生更好地了解、掌握和运用土力学实验课上的知识,提高学生综合运用知识和解决问题的能力,为培养应用型土木工程人才打下坚实的基础。
关键词:土力学;综合性实验;实验教学
作者简介:吴同情(1982-),男,苗族,贵州铜仁人,重庆科技学院建筑工程学院,助教,工学硕士,主要研究方向:结构与岩土相互作用;许年春(1977-),男,安徽安庆人,重庆科技学院建筑工程学院,副教授,工学博士,主要研究方向:邊坡支护与滑坡防治。(重庆 401331)
“土力学”是土木工程专业本科教学课程体系中的一门非常重要的专业基础课,是一门理论性和实践性都很强的课程。该课程注重培养学生的独立思考能力、创新能力和工程实践能力,培养学生的多种思维方式(包括横向思维与纵向思维、归纳与演绎),特别是创新思维能力的培养。[1]而土力学实验是“土力学”课程中的重要内容之一,无论是地面的高层建筑、重型厂房、高速公路和机场,还是地面下的铁路、车库和隧道等,这些工程建设项目都与它们赖以存在的土体有着密切的关系。在对土力学基本概念、基本理论学习时,穿插进行一定数量的土力学实验课程的学习与实践,可以深入了解土的工程力学性质,熟悉土力学实验各种仪器设备,学会整理测试资料和分析测试数据,充分调动学生学习的主动性和学习兴趣,循序渐进地提高学生对土力学理论的理解和科学研究能力,有利于培养学生的工程意识和综合素质,为今后从事土木工程专业的技术工作打下坚实的基础。[2-5]
本文结合应用型本科院校土木工程专业的特点,从土力学实验内容设置、实验教学模式等方面进行改革探讨,使学生更好地了解、掌握和运用土力学实验课上的知识,提高了学生综合运用知识和解决问题的能力。
一、土力学实验的特点与教学现状
土具有不同于其他建筑材料的特征。建(构) 筑物是以天然土层作为地基,拟建地点是什么土质特征,设计人员就要以该种土质作为设计对象。由于土是自然地质历史产物,各种土的颗粒大小和矿物成分差别很大,土的三相间的数量比例不尽相同,而且土粒与其周围的水分又发生了复杂的物理化学作用,因此,造成了土的物理性质的复杂性;土的物理性质又在一定程度上决定了它的力学性质,不同地区的土,又有不同的变化。土的物理性质、力学性质,相对于其他材料来说,是比较复杂的,如土的应力-应变关系是非线性的,土的变形在卸荷后一般不能完全恢复,土的强度也是多变的,土对扰动还特别敏感等等。那么,通过室内实验测出的土的性质,就存在一个是否准确的问题。如何确定数据的准确性,以及各个指标存在的必然联系,对于从事土力学实验的人员有很大的指导意义。
由于土工实验的特殊性,加上传统教学方法、实验条件等的影响,土力学实验教学普遍存在如下问题:对实验教学重视不够;实验项目相互独立,开设时间受理论教学影响严重。部分实验项目在时间上远远不能满足要求,对此一贯的做法是实验教师课前先完成几个环节的操作,学生在课堂上只进行几个实验环节的操作,不能参与实验的全过程。这无疑使学生对整个实验感到很抽象,同时实验技能得不到提高,印象不深刻,同时,也不利于培养学生的综合分析能力;管理机制落后,教师、实验员和学生主动性不强;实验设备长期闲置、利用率低;实验教学内容与方法相对落后等等。
二、土力学综合性实验的设计
构建新的土力学实验教学内容,主要从土力学实验内容的应用广泛性和工程实用性入手,加大技能型、综合性与探索性的实验内容,将实验体系进一步整合、优化,适当开设综合性实验。综合性实验的目的在于通过自主和创造性设计一个或几个小型实验研究项目,在一定的实验条件和范围内,完成从选题、实验计划安排、亲自动手操作到结果分析和实验报告撰写全过程;通过观察实验对象,了解各项实验之间的内在联系,掌握实验成果分析的整体性、合理性,培养独立思考、分析问题和解决问题的能力。充分调动学生的学习主动性、积极性和创造性,并把所学知识应用到解决工程实际问题上。
综合性实验的实施不仅对学生是考验,对教师同样提出了更高的要求。在设计综合性实验时需要考虑的问题有:如何设计既易于学生接受,又能与工程实际相结合的综合性实验,加强学生的独立实验能力和解决问题能力的培养;如何在有限的时间内实施综合性实验。结合学校的实际情况,满足培养应用型本科人才的需要,对土力学实验内容做了优化调整,见表1。
对土力学实验内容进行优化,把密度实验、含水率实验和塑限实验一并纳入到土体击实实验中,作为一项综合性实验。该综合性实验要求学生逐步完成各分步实验,让学生都参与从土样的配置到对土体的击实的全过程,从而熟悉各个指标之间存在的相互联系,根据击后含水量和计算的干密度、饱和含水率,绘制干密度与含水量关系曲线以及饱和曲线,从而确定最大干密度和最优含水率,为工程设计提供初步填筑标准,如土坝、路基、机场跑道及房屋地基等。因此,培养了学生动手能力和综合分析问题的能力。同时,结合土工实验室的设备条件增开三轴演示实验,三轴实验是分别在不同的恒定围压力下施加轴向压力进行剪切直至破坏,然后根据摩尔—库仑理论,求得土的抗剪强度参数c、φ值,让学生了解土的强度测试。
通过对土体击实实验的试做,得到如下的干密度与含水率关系曲线(见图1)。从图1可知,最大干密度ρdmax=1.63g/cm3;最优含水率ωop=21.4%,通过对实验数据的整理,可得最优含水率与塑限平均值的距离,一般情况下,土体的塑限与最优含水率最大相差不大于2,在实际工程中,如果测定最优含水率较困难,可以选择测取土体的塑限来衡定最优含水率,为工程设计提供初步填筑标准。
三、结语
总之,土力学综合性实验的开设,需要通过学校、教师、实验室、学生的共同努力,采取各种措施解决好各方面存在的问题,才能与教学工作更好地衔接,才能达到预期的效果,才能使学生在综合性实验中得到更好的培养和提高,提高实验的教学水平,适应社会对人才的需求,满足应用型人才的培养目标。
参考文献:
[1]张卫军.构建土工试验创新教学模式探索[J].实验室科学,2005,
(1):34-35.
[2]谭丽娜,曾长女.土力学综合性实验教学探讨[J].河南农业,
2008,(2).
[3]娄国充,王树东,叶朝良.土力学实验教学改革与教学模式研究[J].石家庄铁道学院学报,2009,(3):106-108.
[4]刘建新,张新华.综合性土力学实验教学模式的研究[J].实验室研究与探索,2005,(6):65-67.
[5]胡志宇,庄心善,闫晗.土力学实验教学改革初探[J].华北科技学院学报,2008,(5):106-109.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:土力学;综合性实验;实验教学
作者简介:吴同情(1982-),男,苗族,贵州铜仁人,重庆科技学院建筑工程学院,助教,工学硕士,主要研究方向:结构与岩土相互作用;许年春(1977-),男,安徽安庆人,重庆科技学院建筑工程学院,副教授,工学博士,主要研究方向:邊坡支护与滑坡防治。(重庆 401331)
“土力学”是土木工程专业本科教学课程体系中的一门非常重要的专业基础课,是一门理论性和实践性都很强的课程。该课程注重培养学生的独立思考能力、创新能力和工程实践能力,培养学生的多种思维方式(包括横向思维与纵向思维、归纳与演绎),特别是创新思维能力的培养。[1]而土力学实验是“土力学”课程中的重要内容之一,无论是地面的高层建筑、重型厂房、高速公路和机场,还是地面下的铁路、车库和隧道等,这些工程建设项目都与它们赖以存在的土体有着密切的关系。在对土力学基本概念、基本理论学习时,穿插进行一定数量的土力学实验课程的学习与实践,可以深入了解土的工程力学性质,熟悉土力学实验各种仪器设备,学会整理测试资料和分析测试数据,充分调动学生学习的主动性和学习兴趣,循序渐进地提高学生对土力学理论的理解和科学研究能力,有利于培养学生的工程意识和综合素质,为今后从事土木工程专业的技术工作打下坚实的基础。[2-5]
本文结合应用型本科院校土木工程专业的特点,从土力学实验内容设置、实验教学模式等方面进行改革探讨,使学生更好地了解、掌握和运用土力学实验课上的知识,提高了学生综合运用知识和解决问题的能力。
一、土力学实验的特点与教学现状
土具有不同于其他建筑材料的特征。建(构) 筑物是以天然土层作为地基,拟建地点是什么土质特征,设计人员就要以该种土质作为设计对象。由于土是自然地质历史产物,各种土的颗粒大小和矿物成分差别很大,土的三相间的数量比例不尽相同,而且土粒与其周围的水分又发生了复杂的物理化学作用,因此,造成了土的物理性质的复杂性;土的物理性质又在一定程度上决定了它的力学性质,不同地区的土,又有不同的变化。土的物理性质、力学性质,相对于其他材料来说,是比较复杂的,如土的应力-应变关系是非线性的,土的变形在卸荷后一般不能完全恢复,土的强度也是多变的,土对扰动还特别敏感等等。那么,通过室内实验测出的土的性质,就存在一个是否准确的问题。如何确定数据的准确性,以及各个指标存在的必然联系,对于从事土力学实验的人员有很大的指导意义。
由于土工实验的特殊性,加上传统教学方法、实验条件等的影响,土力学实验教学普遍存在如下问题:对实验教学重视不够;实验项目相互独立,开设时间受理论教学影响严重。部分实验项目在时间上远远不能满足要求,对此一贯的做法是实验教师课前先完成几个环节的操作,学生在课堂上只进行几个实验环节的操作,不能参与实验的全过程。这无疑使学生对整个实验感到很抽象,同时实验技能得不到提高,印象不深刻,同时,也不利于培养学生的综合分析能力;管理机制落后,教师、实验员和学生主动性不强;实验设备长期闲置、利用率低;实验教学内容与方法相对落后等等。
二、土力学综合性实验的设计
构建新的土力学实验教学内容,主要从土力学实验内容的应用广泛性和工程实用性入手,加大技能型、综合性与探索性的实验内容,将实验体系进一步整合、优化,适当开设综合性实验。综合性实验的目的在于通过自主和创造性设计一个或几个小型实验研究项目,在一定的实验条件和范围内,完成从选题、实验计划安排、亲自动手操作到结果分析和实验报告撰写全过程;通过观察实验对象,了解各项实验之间的内在联系,掌握实验成果分析的整体性、合理性,培养独立思考、分析问题和解决问题的能力。充分调动学生的学习主动性、积极性和创造性,并把所学知识应用到解决工程实际问题上。
综合性实验的实施不仅对学生是考验,对教师同样提出了更高的要求。在设计综合性实验时需要考虑的问题有:如何设计既易于学生接受,又能与工程实际相结合的综合性实验,加强学生的独立实验能力和解决问题能力的培养;如何在有限的时间内实施综合性实验。结合学校的实际情况,满足培养应用型本科人才的需要,对土力学实验内容做了优化调整,见表1。
对土力学实验内容进行优化,把密度实验、含水率实验和塑限实验一并纳入到土体击实实验中,作为一项综合性实验。该综合性实验要求学生逐步完成各分步实验,让学生都参与从土样的配置到对土体的击实的全过程,从而熟悉各个指标之间存在的相互联系,根据击后含水量和计算的干密度、饱和含水率,绘制干密度与含水量关系曲线以及饱和曲线,从而确定最大干密度和最优含水率,为工程设计提供初步填筑标准,如土坝、路基、机场跑道及房屋地基等。因此,培养了学生动手能力和综合分析问题的能力。同时,结合土工实验室的设备条件增开三轴演示实验,三轴实验是分别在不同的恒定围压力下施加轴向压力进行剪切直至破坏,然后根据摩尔—库仑理论,求得土的抗剪强度参数c、φ值,让学生了解土的强度测试。
通过对土体击实实验的试做,得到如下的干密度与含水率关系曲线(见图1)。从图1可知,最大干密度ρdmax=1.63g/cm3;最优含水率ωop=21.4%,通过对实验数据的整理,可得最优含水率与塑限平均值的距离,一般情况下,土体的塑限与最优含水率最大相差不大于2,在实际工程中,如果测定最优含水率较困难,可以选择测取土体的塑限来衡定最优含水率,为工程设计提供初步填筑标准。
三、结语
总之,土力学综合性实验的开设,需要通过学校、教师、实验室、学生的共同努力,采取各种措施解决好各方面存在的问题,才能与教学工作更好地衔接,才能达到预期的效果,才能使学生在综合性实验中得到更好的培养和提高,提高实验的教学水平,适应社会对人才的需求,满足应用型人才的培养目标。
参考文献:
[1]张卫军.构建土工试验创新教学模式探索[J].实验室科学,2005,
(1):34-35.
[2]谭丽娜,曾长女.土力学综合性实验教学探讨[J].河南农业,
2008,(2).
[3]娄国充,王树东,叶朝良.土力学实验教学改革与教学模式研究[J].石家庄铁道学院学报,2009,(3):106-108.
[4]刘建新,张新华.综合性土力学实验教学模式的研究[J].实验室研究与探索,2005,(6):65-67.
[5]胡志宇,庄心善,闫晗.土力学实验教学改革初探[J].华北科技学院学报,2008,(5):106-109.
(责任编辑:麻剑飞)